Як технологія CMP змінює ландшафт виробництва мікросхем

Протягом останніх кількох років центральна частина технології пакування поступово поступилася, здавалося б, «старій технології» -CMP(Хіміко-механічне полірування). Коли Hybrid Bonding стає провідною роллю нового покоління вдосконаленої упаковки, CMP поступово переходить із-за лаштунків у центр уваги.

Це не відродження технологій, а повернення до промислової логіки: за кожним стрибком поколінь стоїть колективна еволюція детальних можливостей. І CMP — це найскромніший, але надзвичайно важливий «король деталей».

Від традиційного вирівнювання до ключових процесів

Існування CMP ніколи не було для «інновацій» із самого початку, а для «вирішення проблем».

Ви все ще пам’ятаєте мультиметалічні з’єднувальні структури протягом вузлових періодів 0,8 мкм, 0,5 мкм і 0,35 мкм? Тоді складність дизайну мікросхем була набагато меншою, ніж сьогодні. Але навіть для найпростішого з’єднувального шару, без вирівнювання поверхні, створеного CMP, недостатня глибина фокусу для фотолітографії, нерівномірна товщина травлення та невдалі міжшарові з’єднання були б фатальними проблемами.

Вступаючи в еру після закону Мура, ми більше не просто прагнемо до зменшення розміру мікросхеми, але приділяємо більше уваги стекуванню та інтеграції на рівні системи. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Дедалі складніші тривимірні структури зробили «гладкий інтерфейс» не ідеалом, а необхідністю.

Однак CMP більше не є простим кроком планаризації; це стало вирішальним чинником успіху чи невдачі виробничого процесу.

Гібридне з’єднання — це, по суті, процес з’єднання метал-метал + шар діелектрика на рівні розділу. Це здається «підходящим», але насправді це одна з найвибагливіших точок зв’язку в усьому шляху передової пакувальної промисловості:

• Шорсткість поверхні не повинна перевищувати 0,2 нм
• Copper Dishing необхідно контролювати в межах 5 нм (особливо в сценарії низькотемпературного відпалу)
• Розмір, щільність розподілу та геометрична морфологія мідної подушечки безпосередньо впливають на швидкість утворення порожнин і продуктивність
• Напруга пластини, вигин, короблення та нерівномірність товщини будуть збільшені як "фатальні змінні"
• Створення оксидних шарів і порожнеч під час процесу відпалу також має покладатися на «попередню керованість» CMP заздалегідь.

І CMP тут бере на себе роль завершального ходу перед «великим фінальним ходом»

Чи достатньо рівна поверхня, чи достатньо яскрава мідь і чи достатньо мала шорсткість, визначають «лінію старту» всіх наступних процесів пакування.

Проблеми процесу: не лише одноманітність, але й «передбачуваність»

Зі шляху вирішення прикладних матеріалів завдання CMP виходять далеко за межі уніфікованості:

• Лот-до-лоту (між партіями)
• Wafer-to-Wafer (між пластинами
• В Wafer
• У Die

Тим часом, у міру того, як вузли процесу просуваються вперед, кожен показник контролю Rs (опір листу), точності тарування/поглиблення та шорсткості Ra має бути на «нанометровому рівні». Це вже не проблема, яку можна вирішити шляхом налаштування параметрів пристрою, а скоріше спільний контроль на системному рівні:

• CMP еволюціонував від одноточкового процесу пристрою до дії на системному рівні, яка потребує сприйняття, зворотного зв’язку та замкнутого контролю.
• Від системи моніторингу в режимі реального часу RTPC-XE до керування тиском у багатозонній головці, від формули шламу до коефіцієнта стиснення Pad, кожна змінна може бути точно змодельована лише для досягнення однієї мети: зробити поверхню «однорідною та керованою», як дзеркало.

«Чорний лебідь» металевих взаємозв’язків: можливості та проблеми для малих частинок міді

Ще одна маловідома деталь полягає в тому, що дрібнозерниста медь стає важливим матеріалом для низькотемпературного гібридного склеювання.

чому Тому що дрібнозерниста мідь швидше утворює надійні Cu-Cu з’єднання при низьких температурах.

Однак проблема полягає в тому, що дрібнозерниста мідь більш схильна до висипання під час процесу CMP, що безпосередньо призводить до звуження вікна процесу та різкого збільшення труднощів керування процесом. Рішення? Тільки більш точне моделювання параметрів CMP і система контролю зі зворотним зв'язком можуть гарантувати, що криві полірування за різних умов морфології міді є передбачуваними та настроюваними.

Це не одноточковий виклик процесу, а виклик можливостям платформи процесу.

Компанія Vetek спеціалізується на виробництвіСуспензія для полірування CMPЙого основною функцією є досягнення тонкої площинності та полірування поверхні матеріалу під синергетичним ефектом хімічної корозії та механічного шліфування для задоволення вимог щодо площинності та якості поверхні на нанорівні.